5.1 降低化学反应活化能的酶（第2课时）课件(共41张PPT1份视频)高中生物 人教版 必修一

(共41张PPT)
降低化学反应活化能的酶
第五章 第 1 节
第五章 细胞的能量供应和利用
本节聚焦
酶有哪些特性？
酶的活性受哪些条件的影响？
（共2课时）
第二课时 酶的特性
情 境
视频：消化不良吃多酶片
《多酶片说明书》
功效：用于消化不良、食欲缺乏
成分：每片含胃蛋白酶13mg和胰酶0.3g(包括胰脂肪酶、胰淀粉酶和胰蛋白酶)
注意事项：不宜用热水送服；不能与碱性食物同服；不宜搅碎服用或加水捣烂服用。
药品性状：本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。
面对美食，我们经常禁不住诱惑，但暴饮暴食又容易出现消化不良的情况，这时候可以服用多酶片来缓解症状。
酶具有哪些特性呢？
【实验】比较过氧化氢在不同条件下的分解
思考
该实验说明，酶具有什么特性？
酶具有高效性。
大量的实验数据表明，酶的催化效率是无机催化剂的107~1013倍。
【资料】质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，
每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
【结果】4号试管（滴加2滴肝脏研磨液）比3号试管（滴加2滴FeCl3溶液）
反应速率更快。
酶的高效性
酶的高效性
A、B曲线比较，说明酶具有 ;
A、C曲线比较，说明酶具有 ;
高效性
催化作用
【小结】酶具有催化剂的特点：
①反应前后性质、数量 ；
② 改变反应速率，原因： ；
③ 达到平衡的时间， 平衡点（即产物的总量不变）。
不变
能
（显著）降低化学反应活化能
缩短
不改变
0
你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。如果供能的化学反应慢悠悠地进行。你还能跑那么快吗 化学反应要酶来催化，酶的催化效率要高，你才能健步如飞。
说明酶高效性有什么生物学意义？
保证了细胞代谢快速有效地进行。
保证了细胞内能量供应的稳定。
酶的高效性
资料：口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化
脲酶——只能催化尿素分解。
过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。
根据上述资料，你能得出什么结论？
酶具有专一性
意义:保证细胞代谢能够有条不紊地进行
酶的专一性
活动一：验证酶的专一性
任务：小组讨论选择合适的试剂，并设计实验方案来验证酶的专一性。
试剂：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液
酶的专一性
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
1.实验原理:
①淀粉和蔗糖都是 糖,其水解产物都是 糖。
(淀粉水解后会生成 ；蔗糖水解后会生成 )
②在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，
再用 鉴定溶液中有无还原糖，
就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。
非还原
麦芽糖
斐林试剂
葡萄糖和果糖
还原
讨论
下表为比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用实验，
请分析回答下列问题。（学习笔记P61）
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
1号试管有砖红色沉淀生成，2号试管不出现砖红色沉淀，
说明什么？你能从该实验得到什么结论？
提示：1号试管有砖红色沉淀生成，说明 ；
2号试管不出现砖红色沉淀，说明 ；
结论： 。
产生了还原糖，淀粉被水解
没有产生还原糖，蔗糖没有被水解
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解,酶的作用具有专一性
讨论
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
上述实验中能否使用碘液代替斐林试剂作为鉴定试剂？
不能，因为碘液只能检测淀粉的有无，
而蔗糖分子无论是否被水解都不会使碘液变色。
讨论
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
该实验的自变量和因变量分别是什么？
自变量： ；
因变量： 。
底物的种类
底物是否被淀粉酶水解
讨论
实验：淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
试管编号 1 2
可溶性淀粉溶液 2 mL －
蔗糖溶液 － 2 mL
新鲜的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保温5 min
新配制的斐林试剂 2 mL 2 mL
水浴加热2 min
实验现象 有砖红色沉淀 没有砖红色沉淀
本实验的设计思路是什么？你还有其他设计思路吗？
本实验设计思路： 。
另一种设计思路： 。
探究同一种酶是否能催化不同底物水解
探究不同种类的酶能否催化同一种底物的水解
讨论
1.概念：每一种酶只能催化 化学反应。
一种或一类
过氧化氢
尿素
细胞代谢
2.实例：①过氧化氢酶只能催化 分解；
②脲酶只能催化 分解；
3.意义：保证了 能够有条不紊地进行。
酶的专一性
酶的特性
思考
酶起催化作用需要怎样的条件呢？
【资料】许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。
①酶的催化效率可能受
影响。
②酶的催化
效率可能受
影响。
温度
pH
注：酶活性高，催化效率 ，反应速率 ；
单位时间内底物(反应物)的减少量 ，
单位时间内产物(生成物)的增加量 。
实验：探究温度和pH对酶活性的影响
酶活性： 。
可用 表示。
酶催化特定化学反应的能力
在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率
高
快
请同学们根据书本P82给出材料用具，思考：
①应用 酶探究温度对酶活性的影响；
②应用 酶探究pH对酶活性的影响；
淀粉
过氧化氢
多
多
讨论
探究·实践
实验1：探究温度对酶活性的影响
阅读课本P82-83，思考：
1.你会选择哪一种酶及底物作实验材料？为什么？
2.你会选择什么温度进行对照？
3.本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？
4.底物和产物分别是什么？
酶活性大小可用什么来反映？
5.选用什么试剂检测？能用斐林试剂吗？为什么？
淀粉，麦芽糖
碘液
淀粉剩余量或麦芽糖生成量
选用淀粉酶和可溶性淀粉溶液；
因为H2O2在加热条件下分解也会加快。
不能
斐林试剂需要水浴加热
60℃
酶活性
温度
pH、酶的用量、底物的用量、反应时间……
6.实验设计思路：
底物
酶
各自在所控制的温度下保温处理一段时间
底物与对应温度的酶混合
在各自所控制的温度下保温一段时间
检测因变量
思考：能否混合后再控制温度？
不能！
探究·实践
实验1：探究温度对酶活性的影响
7.实验流程：
1 1’ 2 2’ 3 3’
3％可溶性淀粉 2ml 2ml 2ml
2％淀粉酶 1ml 1ml 1ml
温度
碘液
颜色
结论
冰水中(0℃)
60℃水浴
沸水浴(100℃)
放置5min
2滴
2滴
对应编号的试管混合、摇匀，放置反应5min
淀粉酶在60 ℃中活性强
2滴
变蓝
变蓝
不变蓝
—
—
—
—
—
—
8.60℃是最适合的温度吗？如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度，重复进行上述实验。
探究·实践
实验1：探究温度对酶活性的影响
不一定！
阅读课本P82-83，思考：
1.你会选择哪一种酶及底物作实验材料？为什么？
2.用什么试剂制造不同的PH？
3.本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？
4.底物和产物分别是什么？因变量可用什么来反映？
5.本实验如何观察和检测？
O2和水
O2的产生量
气泡产生量或卫生香燃烧程度
选用过氧化氢酶和过氧化氢溶液
因为酸也能催化淀粉的水解。
H2O2
探究·实践
实验2：探究pH对酶活性的影响
酶活性
pH
温度、酶的用量、底物的用量、反应时间……
1 2 3
20％肝脏研磨液 2滴 2滴
pH
3％过氧化氢 2ml
现象
结论
1mLpH=7的缓冲液
NaOH 1mL
HCL 1mL
2滴
轻轻混合震荡
过氧化氢酶在中性条件下活性强
大量气泡
少量气泡
少量气泡
6.实验流程：
探究·实践
实验2：探究pH对酶活性的影响
通过以上两个实验证明：
温度和pH都会影响酶的活性，说明酶的作用条件较温和！
建构数学模型
失活
失活
失活
酶和无机催化剂相比有高效性和专一性，但还必须要有一定的适宜条件（温度和pH）
抑制
酶的作用条件较温和
2.2
低温抑制酶活性
温度和PH值偏高、偏低
酶活性明显下降
高温、过酸、过碱
酶变性失活
【探索新知3】
三、酶的特性
3.酶的作用条件温和
②曲线分析：
t/℃
①一定的范围内，随温度（或pH）的升高，酶活性______；
在最适的温度（或pH）条件下，酶活性 ；
当超过最适温度（或pH）后，酶活性_____________。
②不同种类、不同生物的酶，最适温度（或pH）______。
增强
减弱最终失活
不同
最高
③高温、低温、过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗？
酶应该如何保存？
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温使酶活性明显下降，但在适宜温度下其活性可以恢复。
④将唾液淀粉酶至于100℃水中处理一段时间，再缓慢降低水的温度直至到0℃，这个过程酶的活性如何变？
⑤由左图3可看出，pH的变化 酶的最适温度。
酶活性不变，因为酶已失活！
不同！
酶制剂适于在低温（0~4℃）下保存。
不影响
知识拓展
影响酶促反应速率的因素
画一画：构建数学模型
底物浓度
酶促反应速率
酶浓度
酶
促
反
应
速
率
受酶数量或活性的限制
前提：底物量充足
前提：酶的量一定
除了前面提到的温度、PH，还有酶的浓度、底物的浓度。
反应速率随酶浓度的升高而加快。
在一定浓度范围内,反应速率随浓度的升高而加快;但达到一定浓度后，反应速率不再变化。
酶作用机理示意图
竞争性抑制剂影响酶活性的机理示意图
非竞争性抑制剂影响酶活性的
机理示意图
扩展：抑制剂的类型及作用机理
【作用机理分析】
①竞争性抑制剂：与底物具有类似结构而与底物竞争酶的活性位点。
通过影响 ，进而影响酶促反应速率。
②非竞争性抑制剂：通过影响 ，进而影响酶促反应速率。
酶与底物的接触
酶的活性
温度和pH共同作用对酶活性的影响
不影响
【曲线分析】
①反应物剩余量越少，
反应速率越 ，酶活性越 。
②据图可知，酶的最适温度为 ，
反应溶液中pH的变化 酶
作用的最适温度。
快
高
M
思考
能不能通过该图，确定该酶的最适pH
10
温度和pH共同作用对酶活性的影响
思考
能不能通过该图，确定该酶的最适pH
不能；
10
6 8 10
但能确定该酶的最适pH范围是6-10，即8左右。
【曲线分析】
①生成物增加量越多，
反应速率越 ，酶活性越 。
②据图可知，酶的最适pH为 ，
反应溶液中温度的变化 酶
作用的最适pH。
温度和pH共同作用对酶活性的影响
不影响
快
高
8
思考
能不能通过该图，确定该酶的最适温度
温度和pH共同作用对酶活性的影响
思考
能不能通过该图，确定该酶的最适温度
30 33 35 37
不能；
但能确定该酶的最适温度范围是33-37℃，即35℃左右。
随堂小练
1.适当增加酶的浓度， 提高反应速率， 增加生成物的量；
适当增加反应物的浓度， 提高反应速率， 增加生成物的量。
2.不同因素影响酶促反应速率的本质不同
①温度和pH通过影响 而影响酶促反应速率。
②底物浓度和酶浓度通过影响 而影响酶促反应速率，
并不影响酶的活性。
③ 也影响酶的活性。
会
不会
会
会
酶的活性
酶与底物的接触
抑制剂、激活剂
米饭在口中咀嚼后感觉到甜味
P85 科学.技术.社会 酶为生活添姿彩
能够溶解细菌的细胞壁,具3有抗菌消炎的作用。
在临床上与抗生素混合使用，能增强抗生素的疗效。
能分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，
使果汁变得清亮。
比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮。加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。
残留在牙缝里的食物残渣是细菌的美食，
也是导致龋齿的祸根。 可以分解细菌，
使我们的牙齿亮洁，口气清新。
科学·技术·社会：酶的应用
溶菌酶
果胶酶
加酶洗衣粉
含酶牙膏
科学·技术·社会：酶的应用
多酶片中含有多种 ，人在消化不良时可以服用。
胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用
于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖。
利用 处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用。
能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素。
自然界中存在的酶并不完全适于在生活和生产上应用。
科学家利用酶工程技术对酶进行改造，使之更加符合人们的需要。
消化酶
青霉素酰化酶
脂肪酶
与生活的联系
多酶片的样子
《多酶片说明书》
功效：用于消化不良、食欲缺乏
成分：每片含胃蛋白酶13mg和胰酶0.3g(包括胰脂肪酶、胰淀粉酶和胰蛋白酶)
注意事项：不宜用热水送服；不能与碱性食物同服；不宜搅碎服用或加水捣烂服用。
药品性状：本品为肠溶衣与糖衣的双层包衣片，内层为胰酶，外层为胃蛋白酶。
0
唾液(淀粉酶)
pH 6.2～ 7.4
胃液(胃蛋白酶)
pH 0.9～1.5
小肠液（含多种酶）pH 7.6
2.下图表示最适温度下反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。
(1)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。
A点: 随着反应底物浓度的增加,反应速率加快。
B点: 反应速率在此时达到最高 。
C点: 反应速率不再随反应底物浓度的增加而升高,维持在相对稳定的水平。
教材P85 练习与应用
(2)如果从A点开始温度升高10℃，曲线会发生什么变化 为什么 请画出变化后的曲线。
(3)如果在B点时向反应混合物中加入少量同样的酶，曲线会发生什么变化 为什么 请画出相应的曲线。
教材P85 练习与应用
D
B
D
小结
降低化学反应活化能的酶
1.(2023·安徽合肥一中高一期中)某研究小组为比较H2O2在不同条件下的分解情况，在常温下进行了如下实验。下列相关叙述错误的是
组别 质量分数为20%的H2O2溶液 实验处理 现象
1 2 mL 不处理 气泡很少
2 2 mL FeCl3溶液 气泡较多
3 2 mL 新鲜猪肝匀浆 大量气泡
A.组1和组3对照可以证明酶具有高效性
B.由于H2O2化学性质不稳定，所以最好现用现配
C.实验温度、H2O2溶液的浓度与用量均为无关变量
D.滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一支滴管
√
习题巩固
2.某同学为了验证淀粉酶的专一性设计了以下三种实验方案。方案一：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。方案二：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入淀粉酶和蔗糖，一段时间后往两组试管中分别加入适量斐林试剂并观察两组试管的颜色反应。方案三：一组试管内加入淀粉酶和淀粉，另一组试管内加入蔗糖酶和淀粉，一段时间后往两组试管中分别加入适量碘液并观察两组试管的颜色反应。下列有关这三种方案的说法，正确的是
A.三种方案中的两组试管加入的底物和酶的量分别相等
B.方案一加入碘液可以鉴定淀粉是否被分解，也能证明蔗糖是否被分解
C.方案二加入斐林试剂可以鉴定淀粉是否被分解，但不能证明蔗糖是否被分解
D.方案三能通过颜色反应判断两组试管中是否有还原糖产生
√
习题巩固
3.下列有关酶的实验的叙述，正确的是
A.探究温度和pH对酶活性的影响时，分别选用淀粉和H2O2作为底物
B.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用时，可用碘液检测实验结果
C.用H2O2作底物验证酶的高效性时，通过测定气泡或者氧气释放量可达
到目的
D.探究淀粉酶的最适温度的实验顺序：淀粉＋淀粉酶→置于相应水浴温
度下保温5 min→加入斐林试剂加热→观察溶液颜色变化
√
习题巩固
4.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2.0，置于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后容器内剩余的物质是
A.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水
B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽
C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水
D.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水
√
习题巩固